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实验二十　探究气体等温变化的规律
1.（2023·江苏高考9题）在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是（　　）
A.把柱塞快速地向下压
B.把柱塞缓慢地向上拉
C.在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞
D.在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞
2.（2023·山东高考13题）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V（等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和）。逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。
回答以下问题：
（1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体　　　　。
A.p与V成正比 B.p与成正比
（2）若气体被压缩到V＝10.0 mL，由图乙可读出封闭气体压强为　　　　Pa（保留3位有效数字）。
（3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而　　　　（选填“增大”或“减小”）。
3.某同学设计了如图甲所示的装置来探究“温度不变时气体压强随体积变化规律”的实验，注射器导热性能良好，用橡皮帽和活塞在注射器内封闭一定质量的理想气体。质量不计的细绳跨过定滑轮，一端系到活塞上，左侧细绳拉直时保持水平，另一端可以挂钩码。实验时，在细绳的下端依次挂上质量相等的钩码1，2，3，…，稳定后通过注射器的标度读出对应空气柱的体积V，并能求出对应气体的压强p。已知注射器的最大体积为Vm，刻度全长为L，大气压强为p0，每个钩码的质量为m，重力加速度为g。
（1）关于本实验的操作，下列说法正确的是　　　　。
A.为减小误差，每挂上一个钩码后，应平衡后再读出体积
B.挂钩码时，为了防止注射器脱落，应用手紧紧握住注射器
C.实验前，应在活塞上涂上润滑油，并来回拉动几次
D.实验时必须测出封闭气体的温度
（2）若在某次实验中细绳上所挂钩码个数为n，则平衡后对应气体的压强为　　　　（用题目中已知量表示）。
（3）该同学根据测得气体的体积和对应的压强，作出了V-图像，如图乙所示，图线不过原点，则纵坐标b代表　　　　；体积增大到一定值后，图线开始偏离直线，可能是由于气体温度　　　　（选填“升高”或“降低”）；也可能是由于装置气密性不好导致气体质量　　　　（选填“增大”或“减小”）。
4.图甲是某实验小组利用气体压强传感器探究“温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”的实验装置。
（1）主要操作步骤如下，请补充缺失的内容：
①用注射器封闭一定质量的空气，将注射器与压强传感器连接；
②从　　　　读取并记录气体的体积V，同时从　　　　读取并记录对应的气体压强值p；
③缓慢推动（或拉动）活塞，再记录一组V和p的值；
④重复上述步骤③，多次测量。
（2）用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘制曲线如图乙所示，根据绘制的p-V图线，　　　　（选填“能”或“不能”）直观判断空气柱的压强与体积成反比。
（3）该小组测得封闭气体的压强p和体积V的多组数据，在坐标系中描点作图，作出的图线如图丙所示。
①由图丙可知该小组选用的横轴为　　　　；
②图线后半段向上弯曲的原因可能是　　　　。
A.改变气体体积时推动活塞速度过快
B.推动活塞时，手握住注射器含有气体的部分
C.推动活塞时有漏气现象
D.环境温度降低
5.如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，将注射器活塞移动到适当的位置，逐一连接注射器、压强传感器、数据采集器和计算机。推、拉活塞，改变注射器内气体体积，根据注射器针筒上的刻度读出体积值并输入计算机，同时由压强传感器将对应体积的压强值通过数据采集器传送给计算机，实验完成后，实验模拟系统即可按要求显示出各种图线。
（1）关于该实验，下列说法正确的是　　　　。
A.为方便推拉活塞，可以用手握住注射器
B.实验中气体的压强和体积都可以通过数据采集器获得
C.为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油
D.实验过程中要以较快的速度推拉活塞，以免操作动作慢使空气柱的质量发生改变
（2）根据玻意耳定律，p-V图线理论上是一条　　　　（选填“抛物线”“双曲线”或“倾斜直线”），所以无法从输出的p-V图线中直观地反映出p与V的关系，但是我们可以输出p-或V-图线，下面能正确反映它们之间关系的是　　　　（注射器与压强传感器连接处软管的体积不能忽略）。
（3）某同学想利用该装置测量出一个不规则形状小石块的体积，在连接器材时，他将小石块放进注射器针筒内，然后按规范的操作完成实验，输出的V-图线如图所示，已知注射器与压强传感器连接软管的体积为Va，则小石块的体积为　　　　。
实验二十　探究气体等温变化的规律
1.B　探究气体等温变化规律，要求气体质量一定，橡胶套可确保密封良好，C、D错误；缓慢移动柱塞，保持气体温度不变，A错误，B正确。
2.（1）B　（2）2.04×105　（3）增大
解析：（1）题图乙为一条过原点的倾斜直线，说明一定质量的气体在温度不变的条件下压强与体积的倒数成正比，B正确。
（2）气体体积V＝10.0 mL时，＝100×10－3 mL－1，由题图乙直接读出该状态下的压强p＝2.04×105 Pa。
（3）正确记录数据时p、V的乘积为p（V0＋ΔV），漏掉ΔV时，该乘积为pV0，则计算结果之差的绝对值为p·ΔV，由于ΔV为定值，所以压强p越大，计算结果之差的绝对值越大。
3.（1）AC　（2）p0－　（3）橡皮帽内气体体积　升高　增大
解析：（1）每挂上一个钩码，平衡后，待封闭气体的体积不再发生变化，再读出体积，可以减小误差，故A正确；挂钩码时，不能用手紧紧握住注射器，因为手的温度会改变封闭气体的温度，使测量结果不准确，故B错误；实验前，应在活塞上涂上润滑油，并来回拉动几次，可以增加密封性，也可以减小摩擦带来的误差，故C正确；注射器不隔热，所以实验时封闭气体的温度与外界温度相同，气体做等温变化，不需要测量温度，故D错误。
（2）对活塞，由平衡条件可得nmg＋p＝p0，
可得p＝p0－。
（3）实验操作规范，图线不过原点，则b代表注射器橡皮帽内气体的体积；由＝C可知V＝CT，体积增大到一定值后，图线开始偏离直线，向上偏离，斜率变大，说明可能是温度升高；公式中的C与气体质量成正比，斜率变大，也可能是由于装置气密性不好导致气体质量增大。
4.（1）注射器刻度　压强传感器　（2）不能　（3）①　②AB
解析：（1）根据题图甲可知，应从注射器刻度读取并记录气体的体积V，同时从压强传感器读取并记录对应的气体压强值p。
（2）根据绘制的p-V图线，不能直观判断空气柱的压强与体积成反比，原因是p-V图线是曲线，只能猜想p与V成反比，需要将曲线转化为直线进一步检验。
（3）①根据玻意耳定律有pV＝C，则有p＝C·，题图丙中图像的前一部分为过原点的倾斜的直线，可知该小组选用的横轴为。
②若改变气体体积时推动活塞速度过快，外界对封闭气体快速做功，因缺少充分的热交换，封闭气体温度升高，与缓慢推动活塞到同一位置相比，所测气体压强会偏高，则随着的增大，图线向上弯曲，A正确；推动活塞时，手握住注射器含有气体的部分，人体的温度高于封闭气体的温度，导致封闭气体温度升高，与正确操作并推动活塞到同一位置相比，所测气体压强会偏高，则随着的增大，图线向上弯曲，B正确；若推动活塞时有漏气现象，与正确操作并推动活塞到同一位置，且无漏气现象相比，气体的质量减小，则所测气体压强减小，即随着的增大，压强偏小，则图线向下弯曲，C错误；若环境温度降低，则导致气体温度降低，图线上的点与原点连线的斜率减小，图线向下弯曲，D错误。
5.（1）C　（2）双曲线　BD　（3）Va＋Vb
解析：（1）为避免温度发生变化，不能用手握住注射器，故A错误；实验中气体体积不是通过数据采集器获得的，故B错误；为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，故C正确；为避免温度发生变化，实验过程中不能以较快的速度推拉活塞，故D错误。
（2）根据玻意耳定律pV＝C，可知p-V图线理论上是一条双曲线；根据p（V＋V0）＝C，可得p＝＜，由于在使注射器内空气体积逐渐减小的过程中，压强增加，但实际增加得偏小，所以p-图像的图形向下弯曲，所以画出的p-图像应当是D；注射器与压强传感器连接处软管的体积不能忽略，根据V＝C－V0，所以V-的图像应为B。
（3）根据玻意耳定律有p（V＋Va－V石）＝C
变形可得V＝C＋V石－Va
根据V-图像可知石头的体积为V石＝Va＋Vb。
4 / 4实验二十　探究气体等温变化的规律
一、实验器材
带铁夹的铁架台、　　　　、柱塞（与压力表密封连接）、压力表、　　　　、刻度尺。
二、实验步骤与操作
1.如图甲所示，组装实验器材。
2.注射器两端有柱塞和橡胶套，管内密封一段　　　　柱，这段空气柱就是我们的研究对象。在实验过程中，我们可以近似认为空气柱的质量和　　　　不变。
3.用手把柱塞向下压，选取几个位置，同时读出刻度尺读数与　　　　读数，记录数据。
4.用手把柱塞向上拉，选取几个位置，同时读出　　　　读数与压力表读数，记录数据，计算出气体体积，也可以直接用刻度尺读数作为空气柱体积。
5.以压强p为纵坐标，以体积的倒数为横坐标，把以上各组数据在坐标系中描点，观察图像，进一步确定p与的关系。
三、数据记录与处理
1.设计表格记录数据
空气柱高度d/cm
空气柱体积V/mL
压强p/（105 Pa）
/mL－1
2.根据数据
绘制p-图像（如图乙所示）。
3.实验结论
在　　　　不变的条件下，一定质量的理想气体，气体压强与体积成　　　　。
四、误差分析
1.漏气造成空气柱质量变化。
改进措施：给注射器柱塞涂润滑油，使橡胶套尽量密封，压强不要　　　　。
2.空气柱温度不恒定造成误差。
改进措施：尽量在恒温环境操作，移动柱塞尽量　　　　。
3.空气柱体积和气压测量不准确。
改进措施：采用较细的注射器和准确度高的压力表。
五、注意事项
1.适用条件是温度保持不变，所以操作要缓慢，才能保证　　　　不变。
2.要等到示数稳定之后，再去读数。
3.研究对象为一定质量的气体，要防止　　　　　　。
考点一　教材原型实验
（1）“探究气体等温变化的规律”的实验装置如图甲所示，下列说法正确的是　　　　。
A.实验过程中应保持被封闭气体的质量和温度不发生变化
B.实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱的横截面积
C.在柱塞上涂润滑油，可以减小摩擦，从而减小气体压强测量的误差
D.处理数据时采用p-图像，是因为p-图像比p-V图像更直观
　
（2）如图乙所示是甲、乙两同学在实验中得到的p-图像，若两人实验时均操作无误且选取的坐标标度相同，所用气体种类、质量及装置均相同，则两图线斜率不同的原因可能是　　　　　　　　　　。
尝试解答
某实验小组用如图甲所示的实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律。
（1）关于该实验，下列说法正确的是　　　　。
A.实验前应将注射器内的空气完全排出
B.空气柱体积变化应尽可能快些
C.空气柱的压强随体积的减小而减小
D.作出p-图像可以直观反映出p与V的关系
（2）为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他们进行了两次实验，得到的p-V图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1　　　　 （选填“＜”“＝”或“＞”）T2。
尝试解答
考点二　创新拓展实验
（2024·上海高考2题） 验证气体体积随温度变化关系的实验装置如图所示，用支架将封有一定质量气体的注射器和温度传感器固定在盛有热水的烧杯中。实验过程中，随着水温的缓慢下降，记录多组气体温度和体积的数据。
（1）不考虑漏气因素，符合理论预期的图线是　　　　。
（2）下列有助于减小实验误差的操作是　　　　。
A.实验前测量并记录环境温度
B.实验前测量并记录大气压强
C.待温度读数完全稳定后才记录数据
D.测量过程中保持水面高于活塞下端
尝试解答
创新分析
1.实验目的创新：验证气体在等压条件下体积随温度变化关系。
2.实验器材创新：利用温度传感器测量气体的温度。
3.数据处理创新：对V-T图像和V-t图像进行对比分析判断。
某同学通过图甲所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的石子的体积。
实验步骤：
①将石子装进注射器，插入活塞，再将注射器通过软管与传感器A连接；
②移动活塞，通过活塞所在的刻度读取了多组气体体积V，同时记录对应的传感器数据；
③建立直角坐标系。
（1）在实验操作中，下列说法正确的是　　　　　　　；
A.图甲中，传感器A为压强传感器
B.在步骤①中，将注射器与传感器A连接前，应把注射器活塞移至注射器最右端位置
C.操作中，不可用手握住注射器封闭气体部分，是为了保持封闭气体的温度不变
D.若实验过程中不慎将活塞拔出注射器，应立即将活塞插入注射器继续实验
（2）为了在坐标系中获得直线图像，若取y轴为V，则x轴为　　　　（选填“”或“p”）；
（3）选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到的图像如图乙所示，若不考虑传感器和注射器连接处的软管容积带来的误差，则石子的体积为　　　　；若考虑该误差影响，测得软管容积为V0，则石子的体积为　　　　。
尝试解答
创新分析
1.实验目的创新：测定一颗形状不规则的石子的体积。
2.测量方法创新：间接测量法。
3.数据处理创新：利用V-图线的斜率和截距的物理意义间接求解石子的体积。
实验二十　探究气体等温变化的规律
【立足“四层”·夯基础】
一、注射器　橡胶套
二、2.空气　温度　3.压力表　4.刻度尺
三、3.温度　反比
四、1.太大　2.缓慢
五、1.温度　3.漏气
【着眼“四翼”·探考点】
考点一
【典例1】 （1）AD　（2）设定的温度不同
解析：（1）本实验采用的方法是控制变量法，所以要保持被封闭气体的质量和温度不变，A正确；由于注射器的横截面积不变，所以只需测出空气柱的长度即可，B错误；涂润滑油的主要目的是防止漏气，使被封闭气体的质量不发生变化，而不是为了减小摩擦，C错误；一定质量的气体等温变化时，压强p与体积V成反比，p-图像是一条过原点的直线，而p-V图像是双曲线的一支，所以p-图像比p-V图像更直观，D正确。
（2）在题图乙中作平行于纵轴的辅助线，可知甲、乙两同学所用气体的体积相同时，甲所用气体的压强较大；根据生活经验可知，当某种气体的质量和体积一定时，温度越高，压强越大，所以两图线斜率不同的原因可能是实验设定的温度不同，甲同学所用气体的温度较高。
【典例2】 （1）D　（2）＞
解析：（1）实验是以注射器内的空气为研究对象，所以实验前注射器内的空气不能完全排出，故A错误；空气柱的体积变化不能太快，要缓慢移动柱塞保证气体温度不变，故B错误；气体发生等温变化，空气柱的压强随体积的减小而增大，故C错误；p-图像中等温线是一条倾斜的直线，作出p-图像可以直观反映出p与V的关系，故D正确。
（2）在p-V图像中，离坐标原点越远的等温线温度越高，故T1＞T2。
考点二
【典例3】 （1）A　（2）C
解析：（1）实验过程中压强不变，根据＝＝C
可得V＝T＝
可知，在压强不变的情况下，气体体积与热力学温度成正比，与摄氏温度成一次函数关系，故A正确，B、C、D错误。
（2）环境温度不影响实验数据，实验前测量并记录环境温度并不能减小实验误差，故A错误；本实验压强不变，实验前测量并记录大气压强不能减小实验误差，故B错误；待温度读数完全稳定后才记录数据，稳定后的数据更加接近真实数据，故能减小误差，故C正确；测量过程中保持水面高于活塞下端不能减小误差，故D错误。
【典例4】 （1）AC　（2）　（3）b　b＋V0
解析：（1）该气体发生等温变化，从注射器的刻度上读出体积，因此传感器A为压强传感器，A正确；在步骤①中，将注射器与传感器A连接前，应使注射器封住一定质量的气体，因此不必将活塞移至注射器最右端，B错误；操作中，不可用手握住注射器封闭气体部分，是为了保持封闭气体的温度不变，C正确；若实验过程中不慎将活塞拔出注射器，气体的质量发生变化，因此以上数据全部作废，应重新做实验，D错误。
（2）作出图像为一条直线，根据玻意耳定律pV＝C可知，x轴应为。
（3）设石子体积为V1，对一定质量的气体，根据玻意耳定律可得p（V－V1）＝C，整理得V＝＋V1，因此可得V1＝b；若软管的容积不能忽略，设软管容积为V0，则根据玻意耳定律可得p（V＋V0－V1）＝C，整理得V＝＋V1－V0，可知V1－V0＝b，故V1＝b＋V0。
4 / 4(共50张PPT)
实验二十　探究气体等温变化的规律
高中总复习·物理
目 录
01
立足”四层”·夯基础
02
着眼“四翼”·探考点
03
培养“思维”·重落实
概念 公式 定理
立足“四层”·夯基础
一、实验器材
带铁夹的铁架台、 、柱塞（与压力表密封连接）、压力
表、 、刻度尺。
注射器　
橡胶套　
二、实验步骤与操作
1. 如图甲所示，组装实验器材。
2. 注射器两端有柱塞和橡胶套，管内密封一段 柱，这段空气柱就
是我们的研究对象。在实验过程中，我们可以近似认为空气柱的质量
和 不变。
3. 用手把柱塞向下压，选取几个位置，同时读出刻度尺读数与
读数，记录数据。
4. 用手把柱塞向上拉，选取几个位置，同时读出 读数与压力表
读数，记录数据，计算出气体体积，也可以直接用刻度尺读数作为空气柱
体积。
5. 以压强p为纵坐标，以体积的倒数为横坐标，把以上各组数据在坐标系
中描点，观察图像，进一步确定p与的关系。
空气　
温度　
压力表　
刻度尺　
三、数据记录与处理
1. 设计表格记录数据
空气柱高度d/cm
空气柱体积V/mL
压强p/（105 Pa）
/mL－1
2. 根据数据
绘制p-图像（如图乙所示）。
3. 实验结论
在 不变的条件下，一定质量的理想气体，气体压强与体积成
。
温度　
反
比　
四、误差分析
1. 漏气造成空气柱质量变化。
改进措施：给注射器柱塞涂润滑油，使橡胶套尽量密封，压强不要
。
2. 空气柱温度不恒定造成误差。
改进措施：尽量在恒温环境操作，移动柱塞尽量 。
3. 空气柱体积和气压测量不准确。
改进措施：采用较细的注射器和准确度高的压力表。
太
大　
缓慢　
五、注意事项
1. 适用条件是温度保持不变，所以操作要缓慢，才能保证 不变。
2. 要等到示数稳定之后，再去读数。
3. 研究对象为一定质量的气体，要防止 。
温度　
漏气　
题型 规律 方法
着眼“四翼”·探考点
考点一　教材原型实验
（1）“探究气体等温变化的规律”的实验装置如图甲所示，下列
说法正确的是 。
A. 实验过程中应保持被封闭气体的质量
和温度不发生变化
B. 实验中为找到体积与压强的关系，一
定要测量空气柱的横截面积
C. 在柱塞上涂润滑油，可以减小摩擦，
从而减小气体压强测量的误差
D. 处理数据时采用p-图像，是因为p-图像比p-V图像更直观
AD　
解析： 本实验采用的方法是控制变量法，所以要保持被封闭气体的
质量和温度不变，A正确；由于注射器的横截面积不变，所以只需测出空
气柱的长度即可，B错误；涂润滑油的主要目的是防止漏气，使被封闭气
体的质量不发生变化，而不是为了减小摩擦，C错误；一定质量的气体等
温变化时，压强p与体积V成反比，p-图像是一条过原点的直线，而p-V图
像是双曲线的一支，所以p-图像比p-V图像更直观，D正确。
（2）如图乙所示是甲、乙两同学在实验中得到的p-图像，
若两人实验时均操作无误且选取的坐标标度相同，所用气
体种类、质量及装置均相同，则两图线斜率不同的原因可
能是 。
解析： 在题图乙中作平行于纵轴的辅助线，可知甲、乙两同学所用
气体的体积相同时，甲所用气体的压强较大；根据生活经验可知，当某种
气体的质量和体积一定时，温度越高，压强越大，所以两图线斜率不同的
原因可能是实验设定的温度不同，甲同学所用气体的温度较高。
设定的温度不同　
某实验小组用如图甲所示的实验装置来探究一定质量的气体发生等
温变化时遵循的规律。
（1）关于该实验，下列说法正确的是 。
A. 实验前应将注射器内的空气完全排出
B. 空气柱体积变化应尽可能快些
C. 空气柱的压强随体积的减小而减小
D. 作出p-图像可以直观反映出p与V的关系
D　
解析： 实验是以注射器内的空气为研究对象，所以实验前注射器内
的空气不能完全排出，故A错误；空气柱的体积变化不能太快，要缓慢移
动柱塞保证气体温度不变，故B错误；气体发生等温变化，空气柱的压强
随体积的减小而增大，故C错误；p-图像中等温线是一条倾斜的直线，作
出p-图像可以直观反映出p与V的关系，故D正确。
（2）为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他
们进行了两次实验，得到的p-V图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的
温度大小关系为T1 （选填“＜”“＝”或“＞”）T2。
解析： 在p-V图像中，离坐标原点越远的等温线温度越高，故T1＞
T2。
＞　
考点二　创新拓展实验
（2024·上海高考2题） 验证气体体积随温度变化关系的实验装置如
图所示，用支架将封有一定质量气体的注射器和温度传感器固定在盛有热
水的烧杯中。实验过程中，随着水温的缓慢下降，记录多组气体温度和体
积的数据。
（1）不考虑漏气因素，符合理论预期的图线是 。
A　
解析： 实验过程中压强不变，根据＝＝C，可得V＝T＝
可知，在压强不变的情况下，气体体积与热力学温度成正
比，与摄氏温度成一次函数关系，故A正确，B、C、D错误。
（2）下列有助于减小实验误差的操作是 。
A. 实验前测量并记录环境温度
B. 实验前测量并记录大气压强
C. 待温度读数完全稳定后才记录数据
D. 测量过程中保持水面高于活塞下端
C　
解析： 环境温度不影响实验数据，实验前测量并记录环境温度并不
能减小实验误差，故A错误；本实验压强不变，实验前测量并记录大气压
强不能减小实验误差，故B错误；待温度读数完全稳定后才记录数据，稳
定后的数据更加接近真实数据，故能减小误差，故C正确；测量过程中保
持水面高于活塞下端不能减小误差，故D错误。
创新分析
1. 实验目的创新：验证气体在等压条件下体积随温度变化关系。
2. 实验器材创新：利用温度传感器测量气体的温度。
3. 数据处理创新：对V-T图像和V-t图像进行对比分析判断。
某同学通过图甲所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状
不规则的石子的体积。
实验步骤：
①将石子装进注射器，插入活塞，再将注射器通过软管与传感器A连接；
②移动活塞，通过活塞所在的刻度读取了多组气体体积V，同时记录对应
的传感器数据；
③建立直角坐标系。
（1）在实验操作中，下列说法正确的是 ；
A. 图甲中，传感器A为压强传感器
B. 在步骤①中，将注射器与传感器A连接前，应把注射器活塞移至注射器
最右端位置
C. 操作中，不可用手握住注射器封闭气体部分，是为了保持封闭气体的温
度不变
D. 若实验过程中不慎将活塞拔出注射器，应立即将活塞插入注射器继续
实验
AC　
解析： 该气体发生等温变化，从注射器的刻度上读出体积，因此传
感器A为压强传感器，A正确；在步骤①中，将注射器与传感器A连接前，
应使注射器封住一定质量的气体，因此不必将活塞移至注射器最右端，B
错误；操作中，不可用手握住注射器封闭气体部分，是为了保持封闭气体
的温度不变，C正确；若实验过程中不慎将活塞拔出注射器，气体的质量
发生变化，因此以上数据全部作废，应重新做实验，D错误。
（2）为了在坐标系中获得直线图像，若取y轴为V，则x轴为 （选填
“”或“p”）；
解析： 作出图像为一条直线，根据玻意耳定律pV＝C可知，x轴应为。
　
（3）选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到的图像如图乙所
示，若不考虑传感器和注射器连接处的软管容积带来的误差，则石子的体
积为 ；若考虑该误差影响，测得软管容积为V0，则石子的体积为
。
解析： 设石子体积为V1，对一定质量的气体，根据玻意耳定律可得p
（V－V1）＝C，整理得V＝＋V1，因此可得V1＝b；若软管的容积不能忽
略，设软管容积为V0，则根据玻意耳定律可得p（V＋V0－V1）＝C，整理
得V＝＋V1－V0，可知V1－V0＝b，故V1＝b＋V0。
b　
b
＋V0　
创新分析
1. 实验目的创新：测定一颗形状不规则的石子的体积。
2. 测量方法创新：间接测量法。
3. 数据处理创新：利用V-图线的斜率和截距的物理意义间接求解石子的
体积。
培养“思维”·重落实
夯基 提能 升华
1. （2023·江苏高考9题）在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验
装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱
体积的操作正确的是（　　）
A. 把柱塞快速地向下压
B. 把柱塞缓慢地向上拉
C. 在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞
D. 在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞
√
解析： 　探究气体等温变化规律，要求气体质量一定，橡胶套可确保
密封良好，C、D错误；缓慢移动柱塞，保持气体温度不变，A错误，
B正确。
1
2
3
4
5
2. （2023·山东高考13题）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体
压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内
封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定
一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V
（等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和）。逐次增加砝码质量，采集多
组数据并作出拟合曲线如图乙所示。
1
2
3
4
5
（1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，
说明在等温情况下，一定质量的气体 。
A. p与V成正比 B. p与成正比
解析： 题图乙为一条过原点的倾斜直线，说明一定质量的气体在温度不变的条件下压强与体积的倒数成正比，B正确。
B　
回答以下问题：
1
2
3
4
5
（2）若气体被压缩到V＝10.0 mL，由图乙可读出封闭气体压强为 Pa（保留3位有效数字）。
解析： 气体体积V＝10.0 mL时，＝100×10－3 mL－1，由题图乙直接读出该状态下的压强p＝2.04×105 Pa。
2.04×105　
1
2
3
4
5
（3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV
乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值
会随p的增大而 （选填“增大”或“减小”）。
解析： 正确记录数据时p、V的乘积为p（V0＋ΔV），漏掉ΔV时，该
乘积为pV0，则计算结果之差的绝对值为p·ΔV，由于ΔV为定值，所以压强p
越大，计算结果之差的绝对值越大。
增大　
1
2
3
4
5
3. 某同学设计了如图甲所示的装置来探究“温度不
变时气体压强随体积变化规律”的实验，注射器导
热性能良好，用橡皮帽和活塞在注射器内封闭一定
质量的理想气体。质量不计的细绳跨过定滑轮，一
端系到活塞上，左侧细绳拉直时保持水平，另一端
可以挂钩码。实验时，在细绳的下端依次挂上质量相等的钩码1，2，3，…，稳定后通过注射器的标度读出对应空气柱的体积V，并能求出对应气体的压强p。已知注射器的最大体积为Vm，刻度全长为L，大气压强为p0，每个钩码的质量为m，重力加速度为g。
（1）关于本实验的操作，下列说法正确的是 。
A. 为减小误差，每挂上一个钩码后，应平衡后再读出体积
B. 挂钩码时，为了防止注射器脱落，应用手紧紧握住注射器
C. 实验前，应在活塞上涂上润滑油，并来回拉动几次
D. 实验时必须测出封闭气体的温度
AC　
1
2
3
4
5
解析： 每挂上一个钩码，平衡后，待封闭气体的体积不再发生变
化，再读出体积，可以减小误差，故A正确；挂钩码时，不能用手紧紧握
住注射器，因为手的温度会改变封闭气体的温度，使测量结果不准确，故
B错误；实验前，应在活塞上涂上润滑油，并来回拉动几次，可以增加密
封性，也可以减小摩擦带来的误差，故C正确；注射器不隔热，所以实验
时封闭气体的温度与外界温度相同，气体做等温变化，不需要测量温度，
故D错误。
1
2
3
4
5
（2）若在某次实验中细绳上所挂钩码个数为n，则平衡后对应气体的压强
为 （用题目中已知量表示）。
解析： 对活塞，由平衡条件可得nmg＋p＝p0，
可得p＝p0－。
p0－　
1
2
3
4
5
（3）该同学根据测得气体的体积和对应的压强，作出了V-图像，如图乙
所示，图线不过原点，则纵坐标b代表 ；体积增大
到一定值后，图线开始偏离直线，可能是由于气体温度 （选填
“升高”或“降低”）；也可能是由于装置气密性不好导致气体质量
（选填“增大”或“减小”）。
橡皮帽内气体体积　
升高　
增
大　
1
2
3
4
5
解析： 实验操作规范，图线不过原点，则b代表注射器橡皮帽内气体
的体积；由＝C可知V＝CT，体积增大到一定值后，图线开始偏离直
线，向上偏离，斜率变大，说明可能是温度升高；公式中的C与气体质量
成正比，斜率变大，也可能是由于装置气密性不好导致气体质量增大。
1
2
3
4
5
4. 图甲是某实验小组利用气体压强传感器探究“温度不变时，一定质量的
气体压强与体积的关系”的实验装置。
（1）主要操作步骤如下，请补充缺失的内容：
①用注射器封闭一定质量的空气，将注射器与压强传感器连接；
②从 读取并记录气体的体积V，同时从 读
取并记录对应的气体压强值p；
③缓慢推动（或拉动）活塞，再记录一组V和p的值；
④重复上述步骤③，多次测量。
注射器刻度　
压强传感器　
1
2
3
4
5
解析： 根据题图甲可知，应从注射器刻度读取并记录气体的体积V，
同时从压强传感器读取并记录对应的气体压强值p。
1
2
3
4
5
（2）用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘制曲线如图乙所示，根据绘
制的p-V图线， （选填“能”或“不能”）直观判断空气柱的压强
与体积成反比。
不能　
解析：根据绘制的p-V图线，不能直观判断空气柱的压强与体积成反比，原因是p-V图线是曲线，只能猜想p与V成反比，需要将曲线转化为直线进一步检验。
1
2
3
4
5
（3）该小组测得封闭气体的压强p和体积V的多组数据，在坐标系中描点
作图，作出的图线如图丙所示。
①由图丙可知该小组选用的横轴为 ；
②图线后半段向上弯曲的原因可能是 。
　
AB　
A. 改变气体体积时推动活塞速度过快
B. 推动活塞时，手握住注射器含有气体的部分
C. 推动活塞时有漏气现象
D. 环境温度降低
1
2
3
4
5
②若改变气体体积时推动活塞速度过快，外界对封闭气体快速做功，因缺
少充分的热交换，封闭气体温度升高，与缓慢推动活塞到同一位置相比，
所测气体压强会偏高，则随着的增大，图线向上弯曲，A正确；推动活塞
时，手握住注射器含有气体的部分，人体的温度高于封闭气体的温度，导
致封闭气体温度升高，与正确操作并推动活塞到同一位置相比，所测气体
压强会偏高，则随着的增大，图线向上弯曲，B正确；
解析： ①根据玻意耳定律有pV＝C，则有p＝C·，题图丙中图像的前一部分
为过原点的倾斜的直线，可知该小组选用的横轴为。
1
2
3
4
5
若推动活塞时有漏气现象，与正确操作并推动活塞到同一位置，且无漏气
现象相比，气体的质量减小，则所测气体压强减小，即随着的增大，压
强偏小，则图线向下弯曲，C错误；若环境温度降低，则导致气体温度降
低，图线上的点与原点连线的斜率减小，图线向下弯曲，D错误。
1
2
3
4
5
5. 如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，将注射器
活塞移动到适当的位置，逐一连接注射器、压强传感器、数据采集器
和计算机。推、拉活塞，改变注射器内气体体积，根据注射器针筒上
的刻度读出体积值并输入计算机，同时由压强传感器将对应体积的压
强值通过数据采集器传送给计算机，实验完成后，实验模拟系统即可
按要求显示出各种图线。
1
2
3
4
5
（1）关于该实验，下列说法正确的是 。
A. 为方便推拉活塞，可以用手握住注射器
B. 实验中气体的压强和体积都可以通过数据采集器获得
C. 为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油
D. 实验过程中要以较快的速度推拉活塞，以免操作动作慢使空气柱的质
量发生改变
解析： 为避免温度发生变化，不能用手握住注射器，故A错误；实验
中气体体积不是通过数据采集器获得的，故B错误；为保证封闭气体的气
密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，故C正确；为避免温度发生变
化，实验过程中不能以较快的速度推拉活塞，故D错误。
C　
1
2
3
4
5
（2）根据玻意耳定律，p-V图线理论上是一条 （选填“抛物
线”“双曲线”或“倾斜直线”），所以无法从输出的p-V图线中直观地反
映出p与V的关系，但是我们可以输出p-或V-图线，下面能正确反映它们
之间关系的是 （注射器与压强传感器连接处软管的体积不能忽
略）。
双曲线　
BD　
1
2
3
4
5
解析： 根据玻意耳定律pV＝C，可知p-V图线理论上是一条双曲线；
根据p（V＋V0）＝C，可得p＝＜，由于在使注射器内空气体积逐渐
减小的过程中，压强增加，但实际增加得偏小，所以p-图像的图形向下弯
曲，所以画出的p-图像应当是D；注射器与压强传感器连接处软管的体积
不能忽略，根据V＝C－V0，所以V-的图像应为B。
1
2
3
4
5
（3）某同学想利用该装置测量出一个不规则形状小石块的体积，在连接
器材时，他将小石块放进注射器针筒内，然后按规范的操作完成实验，输
出的V-图线如图所示，已知注射器与压强传感器连接软管的体积为Va，则
小石块的体积为 。
Va＋Vb　
解析： 根据玻意耳定律有p（V＋Va－V石）＝C
变形可得V＝C＋V石－Va
根据V-图像可知石头的体积为V石＝Va＋Vb。
1
2
3
4
5
THANKS
演示完毕 感谢观看

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